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2024-12-30 15:00:00
私たちの手はお互いの鏡像です。片手をひっくり返さない限り、同じように見えることはありません。
科学者はこれをキラリティーと呼び、鏡のような性質は地球上のすべての生命の基本です。 DNA と RNA (ウイルスから人間に至るまで、生命の遺伝分子) は、右手型で存在するコンポーネントで構成されています。タンパク質の構成要素であるアミノ酸は左巻きです。通常、利き手を切り替えると細胞が破壊されます。
つまり、合成生物学が登場するまではそうでした。
過去 10 年間、科学者たちは生命の構成要素のキラリティーを変化させることによって「ミラーライフ」を設計してきました。進化のデザインをひっくり返し、彼らは 右利きのアミノ酸を作った そして左利きの砂糖 遺伝物質を構築する。
これまでのところ、この反転した生物学的宇宙は個々の分子内にのみ存在します。しかし、それらはいつか、おそらくわずか 10 年以内に、ミラーバクテリアの構築に使用される可能性があります。
今月、数十人の科学者が、体内でミラーバクテリアを作ることに対する警告を書いた。 科学。その中には、人生のコードを書き直すことに長年熱心に取り組んでいる J. Craig Venter もいます。ミラーバクテリアが放出されると、免疫システムを回避し、人、動物、植物に致死的な感染症を引き起こす可能性があります。まったく「外来種」のゲノムを持つ彼らは、抗生物質やその他の治療法も回避する可能性が高く、制御不能な侵略種のように急速に蔓延する可能性があります。
「しかし、どのルールにも例外があり、これもそのうちの1つです」と彼らは書いている。
境界を押し広げる
合成生物学は、生命の構成要素を利用して、自然の設計を拡張します。
この分野は過去 10 年間で飛躍的に進歩しました。 DNA にデータを保存するのは古いニュースです。最近の研究では、チェスをプレイできる DNA ベースのコンピューター回路や、ほとんどの遺伝子が除去されていても繁殖する生きた細菌、つまりコンピューターで設計され研究室で合成された完全合成染色体に命令が書き込まれて実行されるコンピューター回路が作成されました。
これらの進歩は私たちの日常生活に影響を与える可能性があります。
たとえば、細菌が薬物を送り出すことを可能にする合成回路は、糖尿病との闘いを助ける可能性がある。 マラリア。プラスチックをむしゃむしゃ食べたり、人造絹のような丈夫だが生分解性の材料を作るために改変された細菌は、環境を保護する可能性がある。生きている有機体と噛み合う、または衝突する合成コンポーネントを構築することは、私たち自身の生物学をより深く理解するのに役立ちます。リチャード・ファインマンの有名な言葉にあるように、「私が創造できないものは、私には理解できません。」
これらすべてがすでに SF のように聞こえるかもしれませんが、これらの研究は依然として進化のキラリティーの法則の下で行われています。
ミラーライフは彼らを壊します。
これらの「反転した」分子を調査する理由があります。 1つは、より持続性の高い薬を作ることができることだ。タンパク質は薬物を捕らえて分解します。しかし、仮説上、右手が左手の形に合わせようとするのと同じように、単一のタンパク質標的と相互作用するように特別に設計されたミラー分子は、細胞内の他の天然成分とは結合せず、副作用を減らしてより安定させる可能性があります。
科学者たちはすでに、ひっくり返された構成要素から DNA とタンパク質を作成しています。現在、次のステップとして、これらのコンポーネントを使用して鏡の生命体を構築することを検討している人もいます。その技術はまだ存在していません。しかし、「適切な成分と栄養素があれば」、反転された DNA またはタンパク質は、地球上のすべての生命にとってまったく異質な細菌を「起動」させることができます。 書きました グラスとアダマラ。
「私たち二人とも当初はミラーライフの開発の可能性について興奮していましたが、もしミラーバクテリアが野生に持ち込まれた場合、信じられないほど致命的な影響を与える可能性があることを知ったとき、私たちは考えを変えました」と彼らは書いている。
なぜそんなに危険なのでしょうか?
グラス氏とアダマラ氏は、鏡のような生命体を作ることに警告を発したこの分野の数十人の専門家の一人です。
明確にしておきますが、彼らは医学に利益をもたらす可能性のある個々の治療用ミラー分子の研究の禁止を主張しているわけではありません。むしろ、彼らは繁殖する可能性のあるミラーバクテリアに焦点を当てています。
合成 DNA、合成タンパク質、合成脂質を使用してバクテリアやその他の生物を完全に開発できれば、同じ方法で生きたミラーバクテリアを構築することができます。 書きました 著者たち。
このテクノロジーが実現されるまでには少なくとも 10 年はかかりますが、今はリスクを考慮する時期に来ています。
隔離された状態、たとえばペトリ皿の中で、ミラーバクテリアは、鏡像の栄養素が与えられれば通常の細胞と同じように生き、自然のバクテリアと同じように弱かったり、強かったりする可能性が高い。問題？ 多くの「通常の」細菌もキラリティーなしの栄養素でも生存できることから、ミラーバクテリアもそれらの栄養素を利用できる可能性があることが示唆されています。
したがって、ミラーバクテリアが暴れると問題になる可能性があります。研究室への侵入は稀ですが、 それらは起こります。ミラーバクテリアの遺伝子構造が「反転」すると、野生のバクテリアを捕食するウイルスであるファージに対して完全に免疫ができるようになる。反転したキラリティーのおかげで、捕食者から完全に隠れます。
この回復力により、ミラーバクテリアが生態系全体に広がる可能性があります。彼らは進化を通じて、ミラー遺伝子を最適化して、彼らの視点から見ると「反転した」世界で生き残ることもできるでしょう。
「バクテリアが存在しない環境で鏡の複製が止められなくなると、悲惨な結果を引き起こす可能性がある」とグラス氏とアダマラ氏は書いている。
さらに心配なのは、おそらく人間の健康に対する危険性です。私たちの免疫システムは、侵入した病原体を捕らえるタンパク質に依存しています。しかし、それらは同じキラリティーを持つタンパク質しか認識できません。私たちがミラーバクテリアに感染した場合、それはまだ大きな仮定ですが、ミラーバクテリアは私たちの免疫システムをすり抜け、本質的に私たちを免疫不全状態にする可能性があります。
初期の兆候は、ミラータンパク質が細胞内での分解に耐えられることをすでに示しています。これらの細菌は免疫系から「隠されている」ため、通常の病原体と同様に、抗体やその他の免疫防御を引き起こすことなく、皮膚、腸、肺を介して体内に侵入する可能性があります。現在の抗生物質は、自然なキラリティーを持つ細菌に対処するように設計されており、鏡像化された細菌にはおそらく機能しないでしょう。したがって、理論的には、壊滅的な流行を引き起こす可能性があります。
何をするか？
「反転」した生命分子の利点に関する研究とバランスをとり、リスクを軽減する方法があります。科学者は、他の生き物に害を及ぼさない合成キルスイッチを使って、ミラーバクテリアを意図的に足を引っ張る可能性がある。しかし、一旦作成されれば、他人がいわゆる「生体に含まれる」細菌を安全装置から解放するのは比較的容易であると著者らは主張した。
「したがって、ミラーバクテリアの作成を目的とした研究は許可されず、資金提供者はそのような研究を支持しないことを明確にすることを推奨します」と研究者らは書いている。
この意見には、治療用途のミラーDNAやタンパク質は含まれていない。彼らに加えて、 科学 結果をまとめた論文をチームが発表 完全なレポート 科学者、政策立案者、産業界、そして一般の人々が議論に参加することを歓迎します。
画像クレジット: から引用 NIAID の上 アンスプラッシュ
#ミラーバクテリアは生命と環境に大混乱をもたらす可能性があると科学者が警告